CN105712453B - 一种含有高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法 - Google Patents

一种含有高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法 Download PDF

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Abstract

一种含有高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：1)在0—35℃温度下，在含有高浓度但低于其饱和溶解度的硫酸钾和硫酸钠的待处理水溶液中交叉或同时进行如下添加试剂和调节pH值操作：加入含钙试剂、含镁试剂，控制待处理水溶液pH为6—8.5，得到混合液；2)静置上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。本发明的优点是：设备简单、投资小、所用原料经济易得、操作简便且未向体系中引入有害元素；分离出的沉淀亦为有价值的矿物质，可回收使用，兼顾经济节约和环境保护；该工艺可广泛应用于精细化工、生物化工、造纸、制革等领域所排放的含高浓度硫酸钾和硫酸钠的废水的处理。

Description

一种含有高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法
技术领域
本发明涉及环境技术的废水处理领域，特别是一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法。
背景技术
随着工业的发展，工业废水的排放总量急剧增加。精细化工、生物化工、造纸、制革等领域经常会排放含高盐废水。高浓度的盐溶液对生物具有抑制和毒害作用，并使土地盐渍化，从而危害环境。此外，许多生产工艺中，循环使用的工艺水由于盐的不断累积，含盐量较高，易出现结晶或沉淀，堵塞管路，增加传热或传质阻力，影响工艺的稳定性。
长期以来，我国对排放水中无机盐的含量没有严格的限制，随着环境保护力度的加强，排放水中无机盐的含量将会受到严格的限制。
硫酸盐虽然是植物的硫营养来源，但生物体内硫酸盐的含量较低，因而单位质量的生物所能固着的硫酸盐的量有限。因此相比于物理和化学处理法，生物处理法在处理高硫酸盐废水时效率较低，而且耗时。
膜分离和蒸发—结晶法是目前的主要脱盐方法。基于膜分离的脱盐技术更适用于淡盐水的脱盐，当含盐浓度较高时，能耗、成本急剧增加。而且处理后得到的浓盐水仍待处理。此外，膜分离所需技术设备价格较高，投资较大。而且膜再生时还将产生相当量的废水或有机溶剂。而蒸发—结晶法亦需要提供足够的能量使水汽化，能耗亦较大。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，该方法通过加入含钙试剂、含镁试剂，同时控制含硫酸钾和硫酸钠水溶液的pH值和温度，经过静置，沉淀后，分离出含硝酸钾和硫酸钠的沉淀物；设备简单、投资小、所用原料经济易得、操作简便且未向体系中引入有害元素，因此是一种环境友好型处理工艺；分离出的沉淀亦为有价值的矿物质，可回收使用，兼顾经济节约和环境保护。
本发明的技术方案：
一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：
1)在0－35℃温度下，在含有高浓度但低于其饱和溶解度的硫酸钾和硫酸钠的待处理水溶液中交叉或同时进行如下添加试剂和调节pH值操作：加入含钙试剂和含镁试剂，控制待处理水溶液pH为6－8.5，得到混合液；
2)静置上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
所述含钙试剂为氧化钙、氯化钙和氢氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物，钙与硫酸盐中硫的总摩尔比为0.1－5:1。
所述含镁试剂为氧化镁、氯化镁、硫酸镁和氢氧化镁中的一种或两种以上任意比例的混合物，镁与钙的摩尔比为0.1－1。
本发明开发的含高浓度硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，可用于治理高盐工业废水，减轻对生物的抑制和毒害作用，减轻环境污染；或降低循环使用工艺水中的含盐量，保障生产工艺的稳定。本发明的特点是通过对在高浓度硫酸钾和硫酸钠环境下生长植物根部的培养和剖析，确定沉淀剂的组成，然后利用沉降的方法脱除硫酸钾和硫酸钠。通过加入含钙试剂、含镁试剂，同时控制含硫酸钾和硫酸钠水溶液的pH值和温度，可有效降低硫酸钾和硫酸钠的含量。其中加入镁离子的盐效应，有助于增加难溶硫酸钙的溶解度，减少其生成量。
本发明的优点是：设备简单、投资小、所用原料经济易得、操作简便且未向体系中引入有害元素，因此是一种环境友好型处理工艺；分离出的沉淀亦为有价值的矿物质，可回收使用，兼顾经济节约和环境保护；该工艺可广泛应用于精细化工、生物化工、造纸、制革等领域所排放的含高浓度硫酸钾和硫酸钠的废水的处理。
附图说明
图1为处理高浓硫酸钾和硫酸钠溶液所得沉淀物的XRD图谱。
具体实施方式
实施例1：
一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：
1)在25℃温度下，将10g K2SO4溶于100mL水中(25℃下K2SO4的饱和溶解度约为12gK2SO4/100g水)，强烈搅拌下，分批加入6.37g无水氯化钙和2.5g六水氯化镁，同时用浓度为10wt﹪的NaOH溶液调节处理溶液pH为6－7，得到混合液；
2)静置、沉降上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
该沉淀物的XRD图谱中如图1所示，图中表明：在2θ＝9.32°、15.50°、26.66°、28.24°、29.42°、31.30°、31.66°、32.68°处出现明显的K2Ca(SO4)2·H2O的特征衍射峰(参考PDF#28-0739)。
沉淀物约重10.3g，经电感耦合等离子发射光谱(ICP)检测，沉淀物的K含量为10.38％，S含量为9.85％，Ca含量为12.42％。估算K2SO4脱除率约为24％。
实施例2：
一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：
1)在10℃下，将10.0g K2SO4溶于100mL水中(10℃下K2SO4的饱和溶解度约为9gK2SO4/100g水)，分批加入4.2g Ca(OH)2和0.5g MgO，同时用浓度为10wt﹪的H2SO4溶液调节处理溶液pH＝7–7.5，得到混合液；
2)静置、沉降上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
所得沉淀物的XRD图谱与实施例1相似。
沉淀物约重16.0g，经电感耦合等离子发射光谱(ICP)检测，沉淀物的K含量为13.8％，S含量为12.4％，Ca含量为11.1％。估算K2SO4脱除率约为49％。
实施例3：
一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：
1)20℃下，将10.0g K2SO4和24.5g Na2SO4溶于100mL水中(20℃下K2SO4和Na2SO4的饱和溶解度分别约为11g K2SO4/100g水和40g Na2SO4/100g水)，强烈搅拌下，分批加入6.4gCaO和6.8g Mg(OH)2，同时用浓度为10wt﹪的HCl溶液调节处理溶液pH＝8.0–8.5，得到混合液；
2)静置、沉降上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
所得沉淀物的XRD图谱与实施例1相似。
沉淀物约重38.27g，经电感耦合等离子发射光谱(ICP)检测，沉淀物的K含量为7.31％，Na含量为9.13％，S含量为10.15％，Ca含量为5.35％。推测K2SO4的脱除率约为62％。
实施例4：
一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，步骤如下：
1)20℃下，将10.0g K2SO4和24.5g Na2SO4溶于100mL水中，强烈搅拌下，分批加入5.0g CaCl2和1.5gMgSO4·7H2O，同时用浓度为10wt﹪的HCl溶液液调节处理溶液pH＝8.0–8.5，得到混合液；
2)静置、沉降上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
沉淀物约重24.0g，经电感耦合等离子发射光谱(ICP)检测，沉淀物的K含量为5.66％，Na含量为4.56％，S含量为8.92％，Ca含量为7.74％。推测K2SO4的脱除率约为30％。

Claims (1)

1.一种高浓度的硫酸钾和硫酸钠水溶液的除盐方法，其特征在于步骤如下：
1)在0－35℃温度下，在含有高浓度但低于其饱和溶解度的硫酸钾和硫酸钠的待处理水溶液中交叉或同时进行如下添加试剂和调节pH值操作：加入含钙试剂和含镁试剂，控制待处理水溶液pH为6－8.5，得到混合液；所述含钙试剂为氧化钙、氯化钙和氢氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物，钙与硫酸盐中硫的总摩尔比为0.1－5:1；所述含镁试剂为氧化镁、氯化镁、硫酸镁和氢氧化镁中的一种或两种以上任意比例的混合物，镁与钙的摩尔比为0.1－1；
2)静置上述混合液直至析出沉淀，分离含硫酸盐的沉淀物，达到除盐目的。
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